Modul pelatihan guru program keahlian teknik mesin paket keahlian teknik fabrikasi logam sekolah menengah kejuruan (SMK) kelompok kompetensi H - Repositori Institusi Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

  Penulis:

  1. Drs. H. Ariyano, M.T., 081313703279, email: ariyano_iyan@yahoo.co.id

  2. Dr. Rizal Sani, M.M.,08156163882, email: rizalsani60@yahoo.co.id

  3. Dr. Edison Ginting, M.M., 0817212762, email: gintngedison@yahoo.com

  4. Dr. Yanto Permana, M.Pd., 08992257039, email: yantopermana@gmail.com Penelaah:

  1. Drs. H. Sabri, 08122125657, email: sabri_zen@yahoo.co.id

  2. Dra. Lies Kartikawaty, 08172343456, email: liesk315@yahoo.com

  3. Dr. Suryana Iskandar, M.Pd., 08122363561, email: suryanaiskandar@yahoo.com

  4. Dra. Kusmarini, M.Pd., 08112290061, email: k_rien61@yahoo.com

  Copyright @ 2016

  Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri Bandung, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang menyalin sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan

KATA SAMBUTAN

  

Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar

siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik

sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai

komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam

peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru.

Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya

peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru

telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogi dan profesional pada

akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam

penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh)

kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru paska

UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen

perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program guru pembelajar dilaksanakan

melalui pola tatap muka, daring (online), dan campuran (blended) tatap muka dengan online.

Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga

Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan Perikanan Teknologi

Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala

Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan yang bertanggung jawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan

peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan

tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua

mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan

sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia karena Karya.

  Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Sumarna Surapranata, Ph.D NIP. 19590801 198503 2 001 PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL i

  TEKNIK MESIN

• – TEKNIK FABRIKASI LOGAM

KATA PENGANTAR

  Undang

• –Undang Republik Indonesia Nomor 14 Tahun 2005 tentang Guru dan Dosen mengamanatkan

  adanya pembinaan dan pengembangan profesi guru secara berkelanjutan sebagai aktualisasi dari

  profesi pendidik. Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) dilaksanakan bagi semua guru, baik

  yang sudah bersertifikat maupun belum bersertifikat. Untuk melaksanakan PKB bagi guru, pemetaan

  kompetensi telah dilakukan melalui Uji Kompetensi Guru (UKG) bagi semua guru di di Indonesia

  sehingga dapat diketahui kondisi objektif guru saat ini dan kebutuhan peningkatan kompetensinya.

  Modul ini disusun sebagai materi utama dalam program peningkatan kompetensi guru mulai tahun 2016

  yang diberi nama Diklat PKB sesuai dengan mata pelajaran/paket keahlian yang diampu oleh guru dan

  kelompok kompetensi yang di indikasi perlu untuk ditingkatkan. Untuk setiap mata pelajaran/paket

  keahlian telah dikembangkan sepuluh modul kelompok kompetensi yang mengacu pada kebijakan

  Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan tentang pengelompokan kompetensi guru sesuai

  jabaran Standar Kompetensi Guru (SKG) dan indikator pencapaian kompetensi (IPK) yang ada di

  dalamnya. Sebelumnya, soal UKG juga telah dikembangkan dalam sepuluh kelompok kompetensi.

  Sehingga Diklat PKB yang ditujukan bagi guru berdasarkan hasil UKG akan langsung dapat menjawab

  kebutuhan guru dalam peningkatan kompetensinya. Sasaran program strategi pencapaian target RPJMN tahun 2015
• –2019 antara lain adalah meningkatnya

  kompetensi guru dilihat dari Subject Knowledge dan Pedagogical Knowledge yang diharapkan akan

  berdampak pada kualitas hasil belajar siswa. Oleh karena itu, materi yang ada di dalam modul ini

  meliputi kompetensi pedagogi dan kompetensi profesional. Dengan menyatukan modul kompetensi

  pedagogi dalam kompetensi profesional diharapkan dapat mendorong peserta Diklat agar dapat

  langsung menerapkan kompetensi pedagoginya dalam proses pembelajaran sesuai dengan substansi

  materi yang diampunya. Selain dalam bentuk hard-copy, modul ini dapat diperoleh juga dalam bentuk

  digital, sehingga guru dapat lebih mudah mengaksesnya kapan saja dan di mana saja meskipun tidak

  mengikuti Diklat secara tatap muka.

  Kepada semua pihak yang telah bekerja keras dalam penyusunan modul diklat PKB ini, kami

  sampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya.

  Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Sumarna Surapranata, Ph.D PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL ii

  TEKNIK MESIN

• – TEKNIK FABRIKASI LOGAM

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  iii NIP. 19590801 198503 2 0

  TEKNIK MESIN

• – TEKNIK FABRIKASI LOGAM

  

DAFTAR ISI

  

   PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL TEKNIK TEKNIK MESIN

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

   PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL TEKNIK TEKNIK MESIN

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Macam-macam Truss ............................... Error! Bookmark not defined.

  Gambar 2. Batang Dua Gaya ..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. Truss Sederhana ...................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. Contoh Truss ............................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 5. Poligon gaya ............................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 6. Pemotongan Sederhana ........................... Error! Bookmark not defined. Gambar 7. Gaya pada permukaan balok .................... Error! Bookmark not defined. Gambar 8. Tegangan Geser Oleh Gaya Lintang ........ Error! Bookmark not defined. Gambar 9. Tegangan Linear ....................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 10. Pemotongan Miring ................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 11. Tegangan Dalam Bidang ........................ Error! Bookmark not defined. Gambar 12. Titik Tangkap Garis Sumbu Nol dengan Garis Sumbu Terkonjungsi ................................................................................... Error! Bookmark not defined.

  Gambar 13. Gaya ....................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 14. Diagram Wohler ...................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 15. Poligon Batang Tarik ............................... Error! Bookmark not defined. Gambar 16. Penarikan Titik Simpul ............................ Error! Bookmark not defined. Gambar 17. Cremona ................................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 18. Cullmann ................................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 19. Gaya Batang Menurut A. Ritter ............... Error! Bookmark not defined. Gambar 20. DBB ........................................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 21. Poligon Gaya Cremona ........................... Error! Bookmark not defined. Gambar 22. Resultan Gaya ........................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 23. Jenis Sambungan Las ............................ Error! Bookmark not defined. Gambar 24. Macam-Macam Kampuh Las .................. Error! Bookmark not defined. Gambar 25. Sambungan Temu ................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 26. Beban Las. A. Beban Geser pada Sambungan Tumpang; B. Kerusakan Geser; C. Dimensi Tebal Lasan .................................. Error! Bookmark not defined.

  Gambar 27. Sambungan T dengan Beban F .............. Error! Bookmark not defined.

  PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Gambar 28. Sambungan T dengan Beban F Dan Momen ......... Error! Bookmark not defined. Gambar 29. Sambungan T Silinder ............................ Error! Bookmark not defined.

  PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  

  

  PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  

  PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  

DAFTAR TABEL

  Tabel 1. Gaya Batang 5 Yang Timbul (Lihat Diagram Cremona) ..... Error! Bookmark not defined.

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

  Modul ini dirancang agar pengguna modul ini dapat belajar sendiri tanpa bimbingan langsung atau melalui diklat jarak jauh (distance learning atau training), namun untuk materi yang bersifat praktik atau keterampilan (skills) masih diperlukan bimbingan, demonstrasi ataupun bimbingan secara tutorial agar tercapai standar yang telah ditetapkan. Agar dapat menguasai materi modul ini, maka beberapa hal yang harus Anda perhatikan adalah:

  1. Pahami terlebih dahulu tujuan yang hendak dicapai setelah Anda mempelajari modul ini.

  2. Pelajari dan kuasai yakinkan dari Anda bahwa Anda telah benar-benar menguasai kompetensi tersebut sebelum Anda mempelajari kompetensi selanjutnya.

  3. Jika Anda mempelajari modul ini melalui bimbingan maka Anda boleh bertanya dan meminta mendemonstrasikan hal-hal yang belum Anda pahami.

  4. Kerjakanlah latihan/ tugas/ evaluasi yang diberikan setelah Anda mempelajari dan kuasai materi tersebut, agar Anda dapat mengukur kemampuan Anda.

  5. Untuk memberikan kebenaran dari hasil latihan/ tugas/ evaluasi Anda, gunakan kunci jawaban yang disediakan.

  6. Untuk kegiatan praktik, gunakan format penilaian yang disediakan, agar kompetensi yang diharapkan dapat tercapai.

  7. Semua tugas wajib diselesaikan oleh semua peserta pelatihan. Pengerjaan tugas yang bersifat teori ditulis pada lembar jawaban terpisah. Pengerjaan tugas yang bersifat praktik dikerjakan di laboratorium, bengkel, atau di lapangan.

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN KONSTRUKSI LIGHT METAL

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

  Sekolah merupakan salah satu wahana pendidikan dalam sistem pendidikan nasional Indonesia. Untuk itu, sekolah memiliki tugas memberikan pelayanan terbaik kepada peserta didik agar mereka memperoleh sejumlah kompetensi untuk mengembangkan diri, baik pengetahuan (knowledge), keterampilan (skill), maupun sikap (attitude) atau etos kerja yang profesional. Pendidik adalah tenaga kependidikan yang berkualifikasi sebagai guru, dosen, konselor, pamong belajar, widyaiswara, tutor, instruktur, fasilitator, dan sebutan lain yang sesuai dengan kekhususannya, serta berpartisipasi dalam menyelenggarakan pendidikan. Guru dan tenaga kependidikan wajib melaksanakan kegiatan pengembangan keprofesian secara berkelanjutan agar dapat melaksanakan tugas profesionalnya. Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) adalah pengembangan kompetensi Guru dan Tenaga Kependidikan yang dilaksanakan sesuai kebutuhan, bertahap, dan berkelanjutan untuk meningkatkan profesionalitasnya.

  Kegiatan PKB adalah kegiatan keprofesian yang wajib dilakukan secara terus menerus oleh guru dan tenaga kependidikan agar kompetensinya terjaga dan terus ditingkatkan. Salah satu kegiatan PKB sesuai yang diamanatkan dalam Peraturan Menteri Negara dan Pendayagunaan Aparatur Negara dan Reformasi Birokrasi Nomor 16 Tahun 2009 tentang Jabatan Fungsional Guru dan Angka Kreditnya adalah kegiatan Pengembangan Diri. Kegiatan Pengembangan diri meliputi kegiatan diklat dan kegiatan kolektif guru.

  Pengembangan keprofesian berkelanjutan sebagai salah satu strategi pembinaan guru dan tenaga kependidikan diharapkan dapat menjamin guru dan tenaga kependidikan mampu secara terus menerus memelihara, meningkatkan, dan mengembangkan kompetensi sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Pelaksanaan kegiatan PKB akan mengurangi kesenjangan antara kompetensi yang dimiliki guru dan tenaga kependidikan dengan tuntutan profesional yang dipersyaratkan. Guru dan tenaga kependidikan wajib melaksanakan PKB baik secara mandiri maupun kelompok. Khusus untuk PKB dalam bentuk diklat dilakukan oleh lembaga pelatihan sesuai dengan jenis kegiatan dan kebutuhan guru. Penyelenggaraan diklat PKB dilaksanakan oleh PPPPTK dan LPPPTK KPTK atau penyedia layanan diklat lainnya. Pelaksanaan diklat tersebut memerlukan modul sebagai salah satu sumber belajar bagi peserta diklat. Modul merupakan bahan ajar yang dirancang untuk dapat dipelajari secara mandiri oleh peserta diklat berisi materi, metode, batasan-batasan, dan cara mengevaluasi yang disajikan secara sistematis dan menarik untuk mencapai tingkatan kompetensi yang diharapkan sesuai dengan tingkat kompleksitasnya. Modul ini disusun tidak terlepas dari kerangka penyelenggaraan pelatihan yang diperlukan guru dalam melaksanakan kegiatan PKB serta pengembangan kualitas tenaga kerja, karena penguasaan kompetensi peserta didik yang akan memasuki dunia kerja sangat ditentukan oleh kompetensi tenaga pengajarnya (guru).

B. Tujuan

  Secara umum, setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta pelatihan agar memiliki pengetahuan, keterampilan dan sikap dalam melakukan Perencanaan dan Pembuatan Konstruksi Light Metal dengan mempertimbangkan hal-hal yang menjadi dasar perencanaan maupun hasil yang akan dibuat.

  Secara khusus, dengan mempelajari modul ini diharapkan peserta pelatihan mampu:

  1. Menganalisis jenis-jenis beban apa saja yang terjadi pada konstruksi.

  2. Menganalisis jenis-jenis tegangan yang terjadi pada konstruksi.

  3. Memperhitungkan kekuatan konstruksi.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  TEKNIK TEKNIK MESIN 4. Secara bijak dapat melakukan pemilihan jenis sambungan sesuai dengan jenis pekerjaan (las, mur dan baut, sekrup dan keling).

  5. Memahami gambar-gambar kerja konstruksi logam, seperti konstruksi kuda- kuda, konstruksi tangga lipat, konstruksi kursi panjang, konstruksi tempat tidur, konstruksi tralis, konstruksi pagar dan konstruksi menara.

  6. Melakukan perhitungan keperluan bahan untuk pembuatan benda kerja sesuai gambar kerja.

  7. Memahami pembuatan benda kerja konstruksi logam dengan menggunakan peralatan tangan.

  8. Memahami pembuatan benda kerja konstruksi logam dengan menggunakan mesin fabrikasi.

  9. Melakukan penilaian hasil pekerjaan konstruksi dari sisi kekuatan secara visual, estetika, kebutuhan pasar/ekonomis

C. Peta Kompetensi

  Adapun Kompetensi yang harus dicapai melalui modul ini adalah sebagai berikut :

  20.19 Membuat gambar kerja konstruksi logam

  20.19.1 Menentukan kekuatan konstruksi (persambungan) logam sesuai referensi.

  20.19.2 Memilih jenis sambungan yang sesuai dengan pekerjaan/ referensi/ SOP yang ditentukan.

  20.19.1 Membuat gambar kerja berbagai benda kerja konstruksi logam sesuai kaidah gambar teknik..

  20.30 Membuat berbagai benda kerja dasar konstruksi logam

  20.30.1 Menghitung kebutuhan bahan sesuai gambar kerja dan jenis bahan.

  20.30.2 Membuat berbagai benda benda kerja konstruksi logam menggunakan peralatan tangan dan mesin-mesin fabrikasi (light metal work) sesuai gambar kerja.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  20.30.3 Menilai hasil pekerjaan sesuai referensi atau kriteria yang ditetapkan.

  D. Ruang Lingkup

  Modul Perencanaan dan Pembuatan Konstruksi Light Metal ini berisikan Bab Pendahuluan, Bab Kegiatan Pembelajaran yang terdiri dari 7 Kegiatan Pembelajaran, Bab Penutup, Daftar Pustaka, serta Glosarium.

  E. Saran Penggunaan Modul

  Agar dapat menguasai materi modul ini, maka beberapa hal yang harus Anda perhatikan adalah:

  1. Pahami terlebih dahulu tujuan yang hendak dicapai setelah Anda mempelajari modul ini.

  2. Pelajari dan kuasai yakinkan dari Anda bahwa Anda telah benar-benar menguasai kompetensi tersebut sebelum Anda mempelajari kompetensi selanjutnya.

  3. Jika Anda mempelajari modul ini melalui bimbingan maka Anda boleh bertanya dan meminta mendemonstrasikan hal-hal yang belum Anda pahami.

  4. Kerjakanlah latihan/ tugas/ evaluasi yang diberikan setelah Anda mempelajari dan kuasai materi tersebut, agar Anda dapat mengukur kemampuan Anda.

  5. Untuk memberikan kebenaran dari hasil latihan/ tugas/ evaluasi Anda, gunakan kunci jawaban yang disediakan.

  6. Untuk kegiatan praktik, gunakan format penilaian yang disediakan, agar kompetensi yang diharapkan dapat tercapai.

  7. Semua tugas wajib diselesaikan oleh semua peserta pelatihan. Pengerjaan tugas yang bersifat teori ditulis pada lembar jawaban terpisah. Pengerjaan tugas yang bersifat praktik dikerjakan di laboratorium, bengkel, atau di lapangan.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

KEGIATAN PEMBELAJARAN

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : ANALISIS KONSTRUKSI BAJA

  Beban berguna pada konstruksi bangunan. Gaya-gaya rem pada lalu

  b. Beban yang bergerak: Beban lalu lintas, kereta api, mobil, truk dsb. pada konstruksi jembatan.

  Berat atau bobot sendiri. Beban yang tetap seperti konstruksi lantai atau mesin yang dipasang tetap dsb. Beban tanah pada turap batu-batu, batu beton dsb. Tekanan air

  a. Beban yang tetap:

  Beban pada konstruksi batang dan rangka batang kita bedakan atas beban yang tetap, yang selalu berada dan beban yang bergerak atau berubah, yang tidak selalu ada atau berubah bebannya.

  C. Uraian Materi

  20.19.1 Menentukan kekuatan konstruksi (persambungan) logam sesuai referensi.

  Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

  3. Melakukan perhitungan kekuatan pada konstruksi.

  2. Memahami jenis-jenis tegangan yang terjadi pada konstruksi.

  1. Memahami jenis-jenis beban yang terjadi pada konstruksi.

  Disediakan bahan ajar (modul), maka setelah mempelajari kegiatan belajar ini, peserta diharapkan mampu

  A. Tujuan Pembelajaran

1. Analisis jenis-jenis beban yang terjadi pada konstruksi

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  lintas, tekanan angin, pengaruh gempa. Semua nilai beban yang bergerak ditentukan dalam peraturan muatan Indonesia dalam N.l - 18/1970.

  Konstruksi bangunan menerima juga beban-beban yang lain daripada beban yang tetap dan yang bergerak, yaitu: Perubahan bentuk oleh perubahan suhu, Perubahan bentuk oleh penyusunan bahan bangunan. Pergeseran atau penurunan tumpuan oleh fondasi yang kurang kuat atau oleh gempa. Pada konstruksi batang atau rangka batang sebagai balok tunggal dsb. Perubahan bentuk tidak mengalami pembebanan konstruksi. Tetapi balok terjepit atau terjepit elastis menerima tambahan pembebanan oleh perubahan bentuk.

  Pada konstruksi batang atau rangka batang yang statis tertentu dengan syarat-syarat keseimbangan kita bisa menentukan gaya dalam dan gaya luar (reaksi pada tumpuan). Pada konstruksi yang statis tidak tertentu kita harus juga memperhatikan perubahan bentuk elastis yang mengalami penentuan gaya luar.

c. Analisis beban pada struktur

  Struktur adalah sistem yang tersusun dari batang

• – batang untuk menyangga atau mentransfer gaya yang dikenakan pada struktur tersebut. Struktur dapat berupa truss ataupun rangka. Truss adalah struktur yang semua batangnya hanya menerima beban aksial saja. Sedangkan rangka adalah struktur yang sedikitnya mempunyai sebuah batang yang menerima beban lentur atau puntir. Contoh dari truss terlihat seperti gambar 1.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Gambar 1. Macam-macam Truss Elemen dasar dari truss bidang adalah segi tiga. Bila terdapat jumlah batang yang lebih banyak untuk menjaga supaya tidak runtuh, maka rangka-rangka tersebut menjadi statis tak tentu. Batang atau tumpuan yang berlebihan disebut redandum.

  Rancangan sebuah rangka batang meliputi penentuan gaya-gaya pada batang, pemilihan ukuran dan bentuk struktur yang sesuai. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam analisa gaya rangka adalah sebagai berikut: 1) Semua batang adalah batang dua gaya, yaitu batang yang berada dalam kesetimbangan di bawah aksi dua gaya saja. (Gambar 2) 2) Sambungan adalah sambungan engsel. 3) Semua gaya luar dikenakan pada sambungan engsel.

  (a) Tarik ( b) Tekan Gambar 2. Batang Dua Gaya

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Truss

Truss adalah struktur yang semua batangnya berupa batang dua gaya.

  Batang-batang pada truss disambungkan dengan sambungan engsel dan berat batang diabaikan.

  

Truss dikelompokkan menjadi dua yaitu truss sederhana dan truss tidak

sederhana.

  1) Truss sederhana Dua metode yang digunakan dalam analisis truss sederhana, yaitu metode keseimbangan simpul dan metode potongan.

• Metode Keseimbangan Simpul Simpul merupakan titik sambung antar batang pada truss. analisis dapat dilakukan secara grafis atau analitis.

  Gambar 3. Truss Sederhana

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Suatu truss seperti gambar 3 dikenakan beban P. Tumpuan A adalah engsel dan tumpuan B adalah rol. Untuk mendapatkan reaksi pada tumpuan A dan B dapat dilakukan dengan penerapan persamaan kesetimbangan:

  ΣMx = 0 ΣFy = 0 ΣFx = 0

  Contoh : Suatu truss sederhana seperti gambar 4. Mendukung gaya 1000 N dan 2000 N seperti ditunjukkan. Tentukan reaksi dan gaya tiap-tiap batang.

  Gambar 4. Contoh Truss

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Penyelesaian : Diagram benda bebas yang diperlukan untuk menentukan reaksi RA dan RE. Reaksi di tumpuan A hanya satu komponen (RA), karena kedua beban adalah vertikal.

  ΣMx = 0 1000.25 + 2000.75 - 100 Rt = 0

  RE = 175000/100 = 1750 ΣFy = 0

  RA = 1000 +2000-1750 = 1250 N Gambar 5 merupakan diagram benda bebas dan poligon. Gaya yang menggambarkan secara grafis dua kondisi kesetimbangan ΣFx = 0 dan ΣFy = 0. Perhitungan dapat dimulai dari sambungan sembarang dengan syarat:  paling sedikit terdapat sebuah beban yang diketahui.  tidak terdapat lebih dari dua gaya yang tak diketahui.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Gambar 5. Poligon Gaya Setiap simpul berada dalam kesetimbangan, maka resultan gaya yang bekerja pada setiap simpul harus nol. Gaya-gaya pada masing-masing batang dapat diperoleh dengan mengukur panjang vektor yang sesuai dengan batang tersebut. Soal di atas dapat diselesaikan dengan cara grafis. Setiap simpul menggambarkan komponen-komponen gaya dengan kondisi kesetimbangan dari ΣFx = 0 dan Σfy = 0

• Simpul A Σfy = 0 ΣFx = 0

  RA AC

• – AB sin 60 = 0 – AB Cos 60 = 0

  AC = 1443 . Cos 60 = 722 N AB = = 1443

  N

• Simpul B

  ΣFx = 0 Σfy = 0 AB Cos 60 + BD + Cos 60 = 0 1443 Sin 60

• – BC Sin 60 – 1000 = 0 1443 . Cos 60 + BD + BC Cos 60 = 0 BC = = 289 N BD = - 722
• – 289 Cos 60 = - 866 N

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

• Simpul C ΣFx = 0

  CE

• – AC – BC cos 60 – CD Cos 60 = 0 CE = 722 + 289 Cos 60 + CD Cos 60………….(1)

  Σfy = 0 BC = CD = 289 N

  CE = 722 + 289 Cos 60 + 289 Cos 60 = 1010 N

  Tanda f (-) dari hasil perhitungan berarti bahwa arah yang sebenarnya adalah berlawanan dengan arah pemisalan.

  b) Metode Potongan Selain metode keseimbangan simpul gaya pada truss sederhana dapat dihitung dengan metode potongan. Metode ini menggunakan persamaan momen kesetimbangan dengan memilih seluruh bagian

  truss sebagai benda bebas. Keuntungan metode potongan ini

  adalah dapat menghitung gaya setiap batang yang diinginkan secara langsung dari potongan batang tersebut. Setiap pemotongan hanya terdapat tiga buah batang yang terpotong.

  Gambar 6. Potongan Sederhana

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Gambar 6 menunjukkan truss sederhana yang dibebani gaya P. Sebagai contoh, gaya batang BF akan dihitung sebagai potongan khayalan, dinyatakan dengan garis bebas melalui batang tersebut.

  Reaksi luar dapat dihitung dengan meninjau truss secara keseluruhan.

  Gambar 6 (b) menunjukkan diagram benda bebas potongan kiri dari truss yang dalam keadaan setimbangan di bawah aksi beban P, reaksi Ra, dan tiga gaya yang dikenakan pada batang oleh potongan sebelah kanan yang dilepas. Jadi, terdapat tiga besaran yang belum diketahui. Ketiga gaya ini dapat dihitung dengan menggunakan kesetimbangan gaya dan satu persamaan keseimbangan momen. Bila kita lihat potongan kiri didapat :

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

2. Analisis jenis-jenis tegangan yang terjadi pada konstruksi

  TEKNIK TEKNIK MESIN Jika terdapat benda negatif (-) dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa arah sesungguhnya dari gaya batang tersebut adalah kebalikan dari arah gaya yang digambarkan. Dari hasil perhitungan di atas dapat diketahui bahwa batang EF merupakan batang tekan, batang BE batang tarik, dan batang BC juga batang tarik. Perhatikan bahwa setiap pemotongan sebanyak-banyaknya hanya tiga batang yang terpotong.

  tentang aksi dan reaksi, bila sebuah balok terletak di atas lantai, balok akan memberikan aksi pada lantai, demikian pula sebaliknya lantai akan memberikan reaksi yang sama, sehingga benda dalam keadaan seimbang

  . Gaya aksi sepusat (F) dan gaya reaksi (F”) dari bawah akan bekerja pada setiap penampang balok tersebut. Jika kita ambil penampang A-A dari balok, gaya sepusat (F) yang arahnya ke bawah, dan di bawah penampang bekerja gaya reaksinya (F”) yang arahnya ke atas.

a. Tegangan normal

  Tegangan normal terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m

  2

  , maka satuan tegangan adalah N/m

  2

  atau dyne/cm

  2 .

  1) Ketentuan keseimbangan

  a) Ketentuan keseimbangan Suatu batang yang lurus, berbentuk prisma dan langsing akan mengubah bentuknya sampai gaya dalamnya menjadi seimbang dengan gaya luarnya. Kejadian keseimbangan akan

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  kita perhatikan dengan ketentuan agar perubahan bentuknya itu kecil sekali dan pengaruh atas titik tangkap gaya luar dan jurusannya begitu kecil agar pada perhitungan kita abaikan pengaruhnya. Dengan potongan siku pada garis sumbu kita membagi batang yang kita perhatikan atas dua potongan. Pada potongan seluas F ini kita memperhatikan bagian yang sebelah kiri. Sebagai gaya luar timbul: N = gaya normal searah garis sumbu batang (z) Q = gaya lintang siku pada garis sumbu batang (z) Oleh bagian kanan yang kita potong pada batang ini, pada bagian kiri timbul sebagai gaya dalam:

  2

  a = tegangan normal pada bagian dF dari F(kg/cm )

  2 T = tegangan geser pada bagian dF dari F (kg/cm )

  Gambar 7. Gaya pada Permukaan Blok Resultan tegangan normal a dan resultan tegangan T harus seimbang dengan gaya normal N dan gaya lintang Q.

  Pada tegangan normal a dan gaya normal N kita dapat menentukan ketentuan keseimbangan berikut:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Ketentuan-ketentuan keseimbangan tersebut. sebetulnya belum mencukupi. Untuk menentukan pembagian tegangan normal pada luasnya batang kita memerlukan juga ketentuan perubahan bentuk selanjutnya.

  b) Ketentuan perubahan bentuk Oleh Jakob Bernoulli 1654 - 1705 dan Louis Navier 1785 - 1836 ditemukan asas tentang potongan datar, yaitu “Potongan dari batang yang datar harus juga menjadi datar sesudah mengalami perubahan bentuk.” Asas ini dalam praktek hanya bisa diterapkan pada batang dari bahan bangunan yang seragam, misalnya bahan besi, baja dsb.

  Pada batang dari bahan bangunan yang tidak seragam, seperti kayu atau batang dari beberapa bahan yang disambung seperti misalnya bahan beton bertulang, asas ini hanya cocok pada perhitungan tegangan linear.

  Ketentuan perubahan bentuk pada prakteknya berbunyi: bagian batang dz yang dipotong mengubah panjangnya x dan y oleh beban sebesar ε . z. Jikalau potongan batang ini menjadi datar sebelum dan sesudah perubahan bentuk, kita dapat menentukan penguluran ε sebagai: Hubungan antara penguluran ε ini dengan tegangan normal kita dapatkan pada ketentuan Hook rumus yang menentukan:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Perbandingan antara tegangan normal dan penguluran bisa ditentukan dengan menggunakan faktor perbandingan E (modul elastis). Modul elastis E bisa ditentukan menurut bahan bangunan pada:

  

2

   baja ST 37 2.100.000kg/cm

  

2

   kayu kelas II 100.000 kg/cm

  2

   beton bertulang 210.000 kg/cm

  2

   dinding bata dengan plester semen 50.000 kg/cm

  c) Hubungan antara masing-masing tegangan Kita dapat menentukan pada bahan bangunan dengan E = tetap, tegangan normal sebagai: Jikalau kita menggambar tegangan a siku pada bidang potongan F, hasilnya merupakan bidang datar yang memotong bidang potongan F pada garis sumbu a = 0. Dalam rumus masih ada tiga nilai (a, b,

  c) yang belum diketahui akan tetapi bisa ditentukan dengan bantuan rumus seperti berikut: Kita menentukan persamaan penentuan gaya normal N sebagai: Jikalau kita memilih sistem koordinat x, y sebagai garis sumbu titik berat, persamaan rumus menjadi:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN kemudian koefisien a, b dan c menjadi: Atas dasar pengetahuan ini kita dapat menentukan, bahwa tegangan normal a pada sistem koordinat bertitik tangkap pada titik berat menurut rumus menjadi:

  d) Gaya tekan dan gaya tarik Jikalau gaya normal mempunyai titik tangkap pada titik berat kita dapat mengatakan X A = 0, Y A = 0 dan tegangan selanjutnya berbunyi: Catatan: Gaya tarik selalu menjadi positif ( + ) dan gaya tekan menjadi negatif ( -) .

  e) Momen lentur Oleh karena momen lentur yang bekerja pada bagian kiri pada balok yang dipotong, momen dengan jurusan putaran berlawanan dengan jarum jam menjadi positif (+), dan kita menentukan: Atas dasar ketentuan ini kita boleh mengubah rumus menjadi:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Jikalau momen saja yang mengena dan gaya normal N=0, kita mendapatkan: Persamaan garis sumbu nol, Jikalau pada N = o garis sumbu nol bertitik tangkap pada titik berat X n Y n = 0 .

  Jikalau kemudian juga M y = 0 kita dapat menentukan: Pada umumnya kita hanya mencari nilai yang tertinggi. Kita mendapat nilai tertinggi ini pada Y max , yaitu pada sisi atas Y o dan sisi bawah Y u pada batang yang diperhatikan. Ordinatnya menjadi: Kemudian tegangan pada sisi atas dan pada sisi bawah u menjadi: Pada prakteknya perhitungan ini bisa dimudahkan dengan menggunakan pengetahuan tentang momen tahanan W.

  2) Ketentuan perubahan bentuk

  a) Tegangan geser oleh gaya lintang

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Gambar 8

  Gambar 9. Tegangan Geser Oleh Gaya Lintang Perhatikan potongan Z dari segi empat tersebut. Gaya lintang Q y pada potongan Z bekerja titik berat S. Oleh karena ketentuan keseimbangan (Q v = · dF) saja belum menentukan pembagian tegangan geser T pada seluruh potongan, kita harus menentukan selanjutnya, bahwa: “Tegangan geser menjadi sejajar pada gaya lintang dan pembagian pada lebarnya potongan z menjadi merata.” Kita memperhatikan bagian batang yang kecil, sebesar b · dy · dz. Supaya bagian ini menjadi seimbang, tegangan geser xv pada bidang horisontal dari bagian itu. (Index dari yang pertama menentukan garis sumbu yang siku pada itu, dan index yang kedua menentukan jurusan ) . Selanjutnya kita menentukan: dengan ketentuan keseimbangan tegangan geser:

  b) Tegangan geser oleh gaya torsi Oleh momen torsi T kita mendapat tegangan geser menurut batang sebesar:

• Batang berbentuk lingkaran (misalnya besi beton):

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

• Batang berbentuk elips:

  ( a > b )

• Batang berbentuk cincin (misalnya pipa besi): atau pada batang berbentuk cincin dengan tebalnya h yang tipis:
• Batang berbentuk persegi empat: dengan hasil berikut:

  3) Tegangan-tegangan

  a) Tegangan linear Kita memperhatikan batang tarik dengan gaya normal N garis sumbu x:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Gambar 10. Tegangan Linier Jikalau kita memotong batang tarik ini siku pada garis sumbu x kita mendapat tegangan normal x sebesar:

  Gambar 11. Pemotongan Miring Jikalau kita memotong batang miring pada garis sumbu x kita membesarkan bidang potongan F sebagai: Selanjutnya kita mendapat tegangan sebesar Q seperti berikut:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  b) Tegangan dalam bidang Gambar 12. Tegangan dalam Bidang

  Kita menentukan ketentuan keseimbangan pada benda prisma dengan lebarnya 1 (satu) yang mengalami tegangan-tegangan pada bidang x - y. Ketentuan keseimbangan = 0 dan = 0. 4) Garis sumbu nol

  Pada a = 0 kita dapat menentukan menurut rumus: Titik tangkap garis sumbu nol dengan garis sumbu terkonjungsi x, y mempunyai koordinat berikut:

  Jikalau kita menggeser titik tangkap A bagi gaya normal N pada garis kerjanya (garis sumbu terkonjungsi u), A - S, perbandingan

  X A : Y A menjadi tetap dan kemudian juga: Rumus ini menentukan, bahwa kita telah menggeser garis sumbu nol sejajar, akan tetapi jurusannya masih tetap sama.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN 5) Gaya tekan dan gaya tarik

  Jikalau gaya normal mempunyai titik tangkap pada titik berat kita dapat mengatakan X A = 0, Y A = 0 dan tegangan selanjutnya berbunyi: Catatan: Gaya tarik selalu menjadi positif ( + ) dan gaya tekan menjadi negatif ( -) . Oleh karena Dan Dengan (a A = 0, y a = 0) Kita mengetahui, bahwa garis sumbu nol berada di titik tak terhingga dan tegangan menjadi tetap pada seluruh potongan yang seluas F.

  6) Momen lentur Oleh karena momen lentur yang bekerja pada bagian kiri pada balok yang dipotong, momen dengan jurusan putaran berlawanan dengan jarum jam menjadi positif ( + ), dan kita menentukan: Atas dasar ketentuan ini kita boleh mengubah rumus sebagai: Jikalau momen saja yang mengena dan gaya normal N = 0, kita mendapatkan:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  Persamaan garis sumbu nol, rumus kemudian menjadi: Jiikalau pada N = 0 garis sumbu nol bertitik tangkap pada titik berat Xn = 0 dan Yn = 0 . Jikalau kemudian juga My = 0 kita dapat menentukan:

  Pada umumnya kita hanya mencari nilai yang tertinggi. Kita mendapat nilai tertinggi ini pada Y max , yaitu pada sisi atas Y o dan sisi bawah Y u pada batang yang diperhatikan. Ordinatnya menjadi: kemudian tegangan pada sisi atas o dan pada sisi bawah u menjadi: Pada prakteknya perhitungan ini bisa dimudahkan dengan menggunakan pengetahuan tentang momen tahanan W.

  7) Momen tahanan Pada prakteknya kita menentukan u dan dengan menggunakan momen tahanan W x . Menurut ketentuan u dan kita boleh berkata: Tegangan max pada sisi atas dan sisi bawah pada batang sekarang menjadi:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Jikalau potongan menjadi simetris pada garis sumbu x, W xo dan W xu menjadi sama dan tegangan max pada sisi bawah dan sisi atas ditentukan sebagai:

  Gambar 13. Gaya

  Gambar Penentuan W x dan W y pada macam-macabam dan momen tahanan.

  a) Penggunaan dan keamanan

• Keamanan Jikalau kita memperhatikan diagram perubahan panjang dan tegangan pada suatu batang tarik dari baja. kita akan melihat dua tingkat yang berbahaya, yaitu: batas mengecil (vloeien) v dan batas titik patah s Tegangan-tegangan yang diperbolehkan selanjutnya harus memenuhi suatu faktor keamanan n supaya bahan bangunan yang dibebani tidak mendapat beban sampai av atau as. Kita boleh menentukan: Dengan ketentuan ini kita mempunyai dua angka keamanan n

  1

  terhadap batas mengecil (vloeien) v dan n

  2 terhadap batas titik

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN patah s . Pada bahan bangunan baja misalnya n

  1 = 1 .5 dan n

  2 = 2.0.

  Angka-angka keamanan menutupi keluang telitian pada perhitungan tegangan, yang berasal dari perubahan beban, perubahan nilai inersia, perubahan tahanan bahan bangunan (misalnya kayu), keluang telitian pekerjaan pada pemasangan konstruksi tsb., atau sistem statis yang disederhanakan pada perhitungan (misalnya rangka batang) dsb. Jikalau bahan bangunan mendekati bahan bangunan Hook angka keamanan boleh ditentukan agak kecil, sebaliknya angka keamanan menjadi agak besar. Oleh karena itu baja mempunyai angka keamanan yang agak kecil dibandingkan dengan misalnya beton atau kayu.

• Beban yang berulang-ulang

  Jikalau kita membebani bahan bangunan tidak dari nol sampai titik patah, melainkan dengan beban yang berulang-ulang sebesar kita boleh menentukan titik patah dengan nilai . August Wohler 1819 - 1914 menentukan perbandingan antara banyaknya beban bolak- balik i dengan ukuran beban yang berulang-ulang dan yang diperbolehkan. Pada bahan bangunan baja diagram Wohler tampak sebagai berikut:

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Gambar 14. Diagram Wohler Dengan membesarkan nilai kita mengurangi nilai · Sebagai tegangan kerja kita menentukan pada umumnya nilai yang bisa ditanggung beban bolak-balik paling sedikitnya dua juta kali. Pada tegangan kerja kita menentukan: Tegangan asal = dengan = 0 Tegangan bolak-balik = dengan = - .

• Teori-teori titik patah

  Kekakuan bahan bangunan pada umumnya ditentukan dalam keadaan tegangan linear (gaya tarik atau gaya tekan). Dengan pertimbangan bahaya oleh tegangan linear atau tegangan dalam ruang kita memerlukan teori titik patah. Kebenaran teori titik patah itu hanya bisa dipertimbangkan pada percobaan- percobaan dan oleh pengalaman.

  Pada umumnya kita membedakan lima teori titik patah, yaitu: o Teori menurut tegangan utama yang terbesar o Teori penguluran terbesar

  menurut

  o Teori menurut tegangan geser yang terbesar o Teori titik patah menurut Mohr o Teori titik patah menurut pekerjaan perubahan bentuk yang tetap (Huber, v. Mises, Hencky).

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN Oleh karena luasnya buku ini terbatas kita mengabaikan keterangan tentang teori titik patah masing-masing selanjutnya.

3. Perhitungan kekuatan konstruksi

a. Perhitungan gaya batang menurut Cremorra

  Menurut ketentuan keseimbangan yang bisa dilakukan secara gratis dengan menggambar satu poligon batang tarik untuk setiap titik simpul, kita dapat menentukan gaya batang pada titik simpul sembarang, jikalau kita ketahui satu gaya batang dan dapat mencari dua gaya batang. Dengan memperhatikan ketentuan keseimbangan secara grafis ini kita dapat menutup poligon batang tarik pada tiap-tiap titik simpul.

  Menurut Cremona kita dapat menggunakan pengetahuan ini dengan memperhatikan jurusan pemasangan gaya pada poligon batang tarik, misalnya selalu dalam arah jarum jam, dan untuk poligon batang tarik pada titik simpul berikut digunakan sebagian dari poligon batang tarik yang sebelumnya. Dengan begitu dapat kita peroleh selalu gambar poligon batang tarik yang tertutup (yang seimbang), dan bisa diketahui apakah hasilnya betul atau salah. Penyelesaian secara Cremona: 1) Penentuan reaksi tumpuan masing-masing seperti pada balok tunggal dengan gambar situasi dan gambar gaya (poligon batang tarik) atau secara analitis.

KONSTRUKSI LOGAM DASAR

  TEKNIK TEKNIK MESIN

  Gambar 15. Poligon Batang Tarik 2) Penentuan jurusan yang akan dilakukan pada penyelesaian pekerjaan. Menurut pengetahuan keseimbangan dapat satu poligon batang tarik setiap titik simpul.

  Gambar 16. Penarikan Titik Simpul 3) Kita dapat memudahkan pekerjaan dengan menggunakan gambar

  Cremona. Kita pasang semua gaya luar sesuai dengan jurusan yang dipilih sebagai batang poligon tarik, selanjutnya kita mulai misalnya dengan titik simpul 1 : Reaksi tumpuan A sudah diketahui tinggal dibagi atas 0 dan U dengan jurusan yang diambil pada gambar situasi 4. 3. 1 . a. Beri